Réponse à la campagne Postes d accueil 2006 Consolidation des Standards implémentés dans ProActive : OSGi, JMX, Fractal GCM

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1 Réponse à la campagne Postes d accueil 2006 Consolidation des Standards implémentés dans ProActive : OSGi, JMX, Fractal GCM Projet OASIS, INRIA Sophia-Antipolis Février 2006 Le logiciel ProActive est diffusé sous licence LGPL dans le cadre du consortium ObjectWeb. En partant d un modèle de programmation original, ProActive offre une platforme intégrée pour les calculs de Grille. Depuis quelques années, nous avons développé des prototypes d intégration avec des standards. Ce poste d accueil permettra de consolider ces développements. 1 Description des fonctionnalités de ProActive, domaine d utilisation, niveau de diffusion 1.1 Données quant au niveau de diffusion de ProActive, et sa qualité scientifique & technologique Le développement de ProActive a débuté en 2000, et sert depuis de vecteur d expérimentation et de diffusion de nos résultats de recherche. Projet membre du consortium ObjectWeb depuis avril 2002, ProActive a acquis depuis un impact important dans la communauté de la programmation répartie, notamment pour les grilles de calcul. ProActive faisant à présent lignes de code Java, nous utilisons des outils de développement éprouvés, comme Eclipse, test de régression (75 tests unitaires), avec une couverture de ces tests d au moins 40% de la base de code. Nous utilisons aussi des technologies répandues, comme par exemple log4j, Javaassist, Apache ant, Xerces 2, etc. La documentation de ProActive compte 350 pages. La base de code de ProActive est hébergée depuis peu sur le serveur GForge de l INRIA, après l avoir été pendant plusieurs années sur le serveur cvs de l équipe, avec toujours un miroir de la distribution ProActive sur le GForge d ObjectWeb. Le nombre de visites cumulées sur la page web, accessible par 2 URLs (www/objectweb/ proactive et par année est le suivant: Nov. 02 : ; Nov. 03 : ; Nov. 04 : ; Nov. 05 : Pour la seule année 2005, le nombre de demandes de support par message électronique, provenant exclusivement d utilisateurs de ProActive extérieurs à l équipe OASIS, a été de 250, ce nombre d utilisateurs étant de 62. Quelques publications significatives quant à la valeur scientifique de la technologie ProActive, sont par exemple les suivantes: F. Baude, D. Caromel, F. Huet, L. Mestre, and J. Vayssière. Interactive and descriptor-based deployment of object-oriented grid applications. In 11th IEEE International Symposium on High Performance Distributed Computing HPDC-11, pages IEEE Computer Society, D. Caromel, L. Henrio, B. Serpette, Asynchronous and Deterministic Objects, in : Proceedings of the 31st ACM Symposium on Principles of Programming Languages, ACM Press, p ,

2 F. Huet, D. Caromel, H. E. Bal, A High Performance Java Middleware with a Real Application., in : SuperComputing conference Le cœur de la technologie ProActive est protégé par deux brevets déposés à l INPI, l un portant sur la mobilité d objets mobiles communicants, l autre sur un mécanisme de continuation automatique. 1.2 Description générale du travail de développement et bénéfices escomptés L opération de développement logiciel que nous proposons, s articule autour de 3 axes: l embarqué, l administration à distance, la fourniture de services par composants logiciels. En effet, les travaux de R&D menés actuellement au sein de la communauté des infrastructures logicielles réparties (applicatifs ou intergiciels) prennent toutes en compte ces dimensions : ces infrastructures offrent de plus en plus de services, donc sont de plus en plus volumineuses, et doivent donc pouvoir être livrées sous forme modulaire et dynamique, en fonction des besoins de services exprimés souvent dynamiquement. Les infrastructures doivent pouvoir être évolutives, c est-à-dire, on doit être capable de remplacer à distance, une version d un service donné par une autre, et ce en minimisant l impact d une mise à jour sur le reste de l infrastructure qui idéalement doit continuer à fonctionner. Certains des services doivent tourner sur des devices mobiles (les services sont donc embarqués), à ressources physiques plus limitées, etc. Les récents travaux de recherche et développement au sein de l équipe ont démontré l intêret mutuel qu il y a à l intégration de ProActive avec des standards dans ces 3 domaines: respectivement OSGi, JMX, Fractal. C est ce même type d approche et de choix de standards qui est également suivi dans le cas du serveur d application J2EE ObjectWeb JOnAS (pour les nouvelles versions de JOnAS 4, et ce en prevision de JOnAS 5): utilisation combinée de OSGi et de composants Fractal pour supporter de maniere plus modulaire et paramétrable les services techniques de Jonas, et de JMX pour rendre le tout supervisable et donc administrable. L originalité de ProActive tient dans le fait que c est une solution totalement intégrée: du niveau programmation, jusqu au niveau implémentation, et ce sur n importe quel type de support de calcul parallèle et distribué comme des grilles de calcul, en passant par des réseaux de machines gérés en mode pair-à-pair, des clusters de PCs. En tant que plateforme intégrée de programmation et d exécution répartie dans un cadre aussi large, la technologie ProActive pourra avoir un impact encore plus important grâce à ce travail de consolidation. Le modèle d usage de ProActive est potentiellement très vaste : en effet, dès qu il est envisagé l usage de grilles comme support d exécution, alors ProActive peut s avérer utile. A titre d exemple de cette envergure, nous pouvons citer le fait que nous avons démarré des travaux de gridification de l outil de calcul scientifique SciLab (l objectif étant de pouvoir répartir sur une grille, les tâches et moteurs SciLab), et aussi de serveurs d applications J2EE (l objectif étant de pouvoir répartir sur une grille, des copies des différentes instances des serveurs de l architecture multi-tiers). En résumé, nous sommes convaincus que ce poste d accueil visant à consolider l intégration actuelle avec les standards émergeants ou de facto, nous permettra de poursuivre la croissance importante observée pendant ces dernières années, et de considablement renforcer l impact de ProActive. 2 Cahier des charges, méthodes et outils Le travail à réaliser spécifiquement autour de ces 3 standards pourrait sembler a priori décousu, mais, il relève en fait d une vision globale: il consiste essentiellement à re-architecturer ProActive, la difficulté étant justement d aboutir à une solution qui permette la prise en compte de ces 2

3 différents standards d une manière intégrée, modulaire et harmonieuse. Il s agit donc d un travail d ingénierie logicielle. 2.1 OSGi Des expérimentations d un portage de ProActive sur passerelle OSGi ont déjà été menées dans l équipe, mais résultent à ce jour en la livraison de la bibliotheque ProActive sous forme d un bundle 1, avec expression de dépendances vis-à-vis de packages externes (pour la journalisation, log4j; pour la sécurité, bouncycastle, etc) livrés sous forme d autres bundles. Cependant, une décomposition plus fine de la bibliotheque ProActive en plus d un bundle serait utile. En effet, les domaines où l utilisation du standard OSGi prennent de l ampleur est le domaine de l informatique embarquée, au sein de PDAs, téléphones mobiles, automobiles, dont les ressources physiques sont tout de même bien plus limitées que sur des PCs. Dès lors, l empreinte mémoire d un seul bundle pour toute la bibliothèque ProActive constitue en soi un frein à l adoption de la technologie, surtout que toutes les fonctionalités offertes pour la bibliothèque ne sont pas toujours toutes utilisées: on aimerait donc avoir une livraison de code qui soit liée aux seules fonctionnalités ProActive (dynamiquement) utilisées. 2.2 JMX Le développement croissant de services accessibles à distance, eux mêmes éventuellement résultant de compositions de services répartis, nécessite d envisager des solutions de supervision et d administration de ces services, si possible en prenant en compte la grande échelle (plusieurs milliers de services sous la responsabilité d un même administateur). JMX s avère être le standard de facto 2 pour l administration de supports d exécution (JVMs, via lesquelles on peut avoir accès à l environnement système et réseau sous-jacent), et d applications déployées sur ces environnements. L architecture de JMX offre également la possibilité de brancher des connecteurs permettant de réaliser les opérations d administration à distance. Nous avons prototypé un connecteur JMX qui se fonde sur les modes de communication asynchrone et collective disponibles dans ProActive. Une telle approche permet alors le passage à l échelle dans les opérations d administration de services, déployés sur un nombre important de machines. Ce poste d accueil pourrait permettre de consolider ce travail et ainsi de capitaliser sur son potentiel pour l administration de grands parcs de services ou de machines. Par ailleurs, nous pourrons mettre à profit la technologie JMX pour plusieurs facettes liées au deploiement et à la supervision de supports d exécution de la technologie ProActive elle-même et des services applicatifs qui l utilisent 3. Mais pour celà, il est requis de de remettre à plat l architecture actuelle du support d exécution d applications ProActive, pour clairement identifier les entités qui le constituent que l on veut rendre administrables via JMX. Ce travail est donc à réaliser en relation étroite avec celui requis au niveau du portage OSGi, qui nécessite de modulariser ce support, en différents services requis ou rendus. 1. unité de livraison de code pour passerelle OSGi, une passerelle OSGi étant une JVM capable d abriter plusieurs applications à la fois, grâce à des mécanismes de partage de code et de services implantés dans ces codes; la spécification OSGi (www.osgi.org) est un standard de fait, soutenu par un large consortium d industriels Nokia, BMW par exemple intéressés par tout ce qui relève d applications pour le domaine de l embarqué, comme la téléphonie mobile, l automotive. Cependant, OSGi est de plus en plus utilisée même pour des applications de plus grande envergure, et non embarquées, vues comme des combinaisons dynamiques de services, typiquement, l IDE Eclipse ou les futures versions du serveur J2EE JOnAS 2. D ailleurs JMX est présent de manière native dans Java 1.5, et les JVMs supportant cette version de Java peuvent être supervisées par JMX (exemple, nombre et état des threads en cours sur la JVM, état des ressources système, etc). 3. Les deux aspects combinés pourraient permettre de se servir de la technologie de communication ProActive, comme moyen d administration distante de ProActive lui-même. 3

4 2.3 Fractal GCM L implementation actuelle du modèle à composants Fractal 4 au sein de ProActive constitue une première base d implantation du Grid Component Model (GCM) défini par le réseau d excellence européen autour de la grille, CoreGrid. Effectivement, le GCM, en phase de finalisation et dont la vocation est de devenir le standard européen de programmation par composants pour la grille, peut être compris comme une extension du modèle Fractal dans ce contexte. Ce modèle de composants doit servir en priorité à écrire des applications; mais, dans une seconde étape, ce modèle est envisagé comme la technologie pour développer des infrastructures support (des middlewares), pour exploiter des plateformes de type grille ou réseau de calcul pair-à-pair. Des prototypes pour l implantation des diverses extensions du GCM par rapport à l actuelle implantation de Fractal dans ProActive sont en cours de développement, mais restent à finaliser et à consolider afin de permettre à ProActive de devenir la première implantation de référence du GCM. Les extensions en cours sont les suivantes : 1. implantation de l extension à Fractal pour les collections de services 2. extension du langage de description d architecture (ADL) de Fractal afin d exprimer toute la palette d attributs supplémentaires que le GCM définit (typiquement, des attributs pour parvenir à des agréments de service, et donc, supportés par des attributs de qualité de service) 3. exportation des interfaces des composants afin de les publier en tant que services, typiquement, services web; 4. inter-opérabilite de composants GCM: il s agit de définir un mécanisme qui puisse permettre la découverte et la liaison dynamique de composants GCM, en prenant en compte la qualité de service, autorisant la liaison de composants GCM implantés dans des langages différents, et accessibles via des protocoles différents (le pre-requis minimum étant que les composants soient exposables en tant que web services) 2.4 Bilan Les liens entre les 3 aspects, OSGi, JMX, GCM sont importants. En effet, OSGi est appelé à devenir un standard fort en matière de Grille d entreprise, en particulier parce qu il permet une installation et une gestion dynamique des versions de logiciels, et des services. JMX complémente parfaitement cette vision en rajoutant la dimension supervision. En conséquence, OSGi et JMX doivent s intégrer avec un modèle à composants pour la grille (GCM) car on ne conçoit plus aujourd hui de faire une infrastructure de Grille sans la modularité apportée par un modèle fort de composants. Note: Avec l équipe de recherche, l ingénieur se triendra également informé des actions en matière de standards pour le grid computing, réalisées par le GGF (Global Grid Forum) et EGA (Enterprise Grid Alliance). 3 Planning et organisation précise du travail à accomplir Relativement à l ensemble des axes de développement présentés ci-dessus, les taches à accomplir pourraient être nombreuses, mais nous avons sélectionné celles qui devraient être menées en 4. c est un modèle de composants logiciels dont la particularité est d être hiérarchique, et introspectable. Il a été développé par FT R&D et l INRIA, et constitue un des projets du consortium ObjectWeb. Il a même comme objectif de constituer la technologie à composants utilisée par tous les intergiciels hébergés par ObjectWeb. 4

5 priorité; elles sont présentées ci dessous. Elles sont relativement indépendantes les unes des autres et gagneront donc à etre menées en parallèle à partir du mois 0 (M0). T1 Infrastructure ProActive (runtime) : mise sous forme de composants administrables (Mbean), de services et de bundles OSGi. 6 mois, priorité haute, dès M0 T2 Consolidation de l implantation des extensions Fractal pour la grille (GCM): T2.1 packaging de composants GCM (idéalement, en adoptant puis étendant le format de packaging des composants Fractal, le format de bundles OSGi etant pressenti); 2 mois T2.2 extension de l ADL Fractal pour y incorporer les nouveautés issues du GCM, 2 mois T2.3 prise en compte de l interopérabilité via la technologie des web-services, requise pour faire interagir différents composants GCM qui ne seraient pas issus des mêmes infrastructures (pas forcément le même langage et les même protocoles d invocation de service). 6 mois T3 Tests, à grande échelle, de déploiement et d interopérabilité, d applications composées de composants GCM, sur grilles hétérogènes (mélange de desktop grids, clusters, PDAs, téléphones mobiles 5, etc), impliquant un mélange de JVMs standard et de passerelles OSGi. Elaboration de plans de déploiements complets, avec prise en compte des contraintes des ressources physiques et système sous-jacentes, A partir de M6 et en continu, jusqu à la fin du poste d accueil mais pas avant que T1 et T2.1 soient bien avancées. Le responsable, les personnes impliquées et leur rôle respectif Denis Caromel : responsable du projet OASIS Fabrice Huet : membre de l équipe, qui supervise de près les développements ProActive Virginie Legrand : ingénieur expert dans l équipe OASIS jusqu en novembre 2006, en charge des recherches et développements autour d OSGi, JMX et Web Services, sous la conduite de Françoise Baude, membre de l équipe. Un poste d ingénieur spécialiste serait idéal. Ses compétences sont indéniablement à rechercher du coté de l ingénierie du logiciel, avec une très bonne connaissance du développement Java, des aspects répartition et intergiciels, et si possible une connaissance préalable de OSGi et de JMX. 5. que nous pourrions emprunter à des fins de test au Centre Européen Mutualisé des Téléphones Portables soutenu par la région PACA dans le cadre du pôle de compétitivité Systèmes Communicants Sécurisés (SCS), auquel participe l UR Sophia-Antipolis 5

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